Nalika manufaktur dadi transformasi kelas atas, perkembangan sing cepet ing bidang energi bersih lan pangembangan industri semikonduktor lan fotovoltaik, kanthi efisiensi dhuwur lan kemampuan pangolahan presisi dhuwur saka piranti berlian saya tambah akeh, nanging bubuk berlian buatan minangka bahan mentah sing paling penting, kabupaten berlian lan gaya penahan matriks ora kuwat, gampang amarga umur piranti karbida awal ora suwe. Kanggo ngatasi masalah kasebut, industri umume nggunakake lapisan permukaan bubuk berlian karo bahan logam, kanggo nambah karakteristik permukaan, nambah daya tahan, supaya bisa nambah kualitas sakabèhé piranti kasebut.
Cara pelapisan permukaan bubuk berlian luwih akeh, kalebu pelapisan kimia, elektroplating, pelapisan magnetron sputtering, pelapisan penguapan vakum, reaksi burst panas, lan liya-liyane, kalebu pelapisan kimia lan pelapisan kanthi proses diwasa, pelapisan seragam, bisa ngontrol komposisi lan kekandelan lapisan kanthi akurat, kaluwihan pelapisan khusus, wis dadi rong teknologi sing paling umum digunakake ing industri.
1. pelapisan kimia
Pelapisan kimia bubuk inten yaiku nyelehake bubuk inten sing wis diolah menyang larutan pelapisan kimia, lan nyelehake ion logam ing larutan pelapisan liwat aksi agen pangurang ing larutan pelapisan kimia, mbentuk lapisan logam sing padhet. Saiki, pelapisan kimia inten sing paling akeh digunakake yaiku pelapisan nikel kimia-paduan biner fosfor (Ni-P) biasane diarani pelapisan nikel kimia.
01 Komposisi larutan pelapisan nikel kimia
Komposisi larutan pelapisan kimia nduweni pengaruh sing penting kanggo kelancaran, stabilitas, lan kualitas lapisan reaksi kimia. Biasane ngandhut uyah utama, agen reduksi, komplekser, buffer, stabilisator, akselerator, surfaktan, lan komponen liyane. Proporsi saben komponen kudu diatur kanthi teliti kanggo entuk efek lapisan sing paling apik.
1, uyah utama: biasane nikel sulfat, nikel klorida, nikel asam amino sulfonat, nikel karbonat, lan liya-liyane, peran utamane yaiku nyedhiyakake sumber nikel.
2. Agen reduktif: utamane nyedhiyakake hidrogen atom, nyuda Ni2+ ing larutan plating dadi Ni lan ngendap ing permukaan partikel berlian, sing minangka komponen paling penting ing larutan plating. Ing industri, natrium fosfat sekunder kanthi kemampuan reduksi sing kuwat, biaya murah lan stabilitas plating sing apik utamane digunakake minangka agen reduksi. Sistem reduksi bisa entuk plating kimia ing suhu rendah lan suhu dhuwur.
3, agen kompleks: larutan pelapis bisa ngendapke presipitasi, nambah stabilitas larutan pelapis, ngluwihi umur layanan larutan pelapis, nambah kecepatan pengendapan nikel, nambah kualitas lapisan pelapis, umume nggunakake asam suksinin, asam sitrat, asam laktat lan asam organik liyane lan uyah-garamé.
4. Komponen liyane: stabilisator bisa nyegah dekomposisi larutan plating, nanging amarga bakal mengaruhi kedadeyan reaksi plating kimia, kudu digunakake kanthi moderat; buffer bisa ngasilake H+ sajrone reaksi plating nikel kimia kanggo njamin stabilitas pH sing terus-terusan; surfaktan bisa nyuda porositas lapisan.
02 Proses pelapisan nikel kimia
Pelapisan kimia sistem natrium hipofosfat mbutuhake matriks kudu duwe aktivitas katalitik tartamtu, lan permukaan berlian dhewe ora duwe pusat aktivitas katalitik, mula kudu diolah sadurunge pelapisan kimia bubuk berlian. Cara perawatan awal tradisional pelapisan kimia yaiku mbusak lenga, pengasaran, sensitisasi lan aktivasi.
(1) Ngilangi lenga, ngasah: Ngilangi lenga utamane kanggo ngilangi lenga, noda, lan polutan organik liyane ing permukaan bubuk berlian, kanggo njamin pas lan kinerja lapisan sabanjure sing apik. Ngasah bisa mbentuk sawetara bolongan cilik lan retakan ing permukaan berlian, nambah kekasaran permukaan berlian, sing ora mung kondusif kanggo adsorpsi ion logam ing panggonan iki, nggampangake pelapisan kimia lan elektroplating sabanjure, nanging uga mbentuk langkah-langkah ing permukaan berlian, nyedhiyakake kahanan sing apik kanggo pertumbuhan lapisan logam pelapisan kimia utawa elektroplating.
Biasane, langkah mbusak lenga biasane nggunakake NaOH lan larutan alkali liyane minangka larutan mbusak lenga, lan kanggo langkah kasar, asam nitrat lan larutan asam liyane digunakake minangka larutan kimia mentah kanggo ngethok permukaan berlian. Kajaba iku, loro pranala iki kudu digunakake karo mesin pembersih ultrasonik, sing kondusif kanggo ningkatake efisiensi mbusak lenga bubuk berlian lan kasar, ngirit wektu ing proses mbusak lenga lan kasar, lan njamin efek mbusak lenga lan kasar.
(2) Sensitisasi lan aktivasi: proses sensitisasi lan aktivasi minangka langkah paling penting ing kabeh proses pelapisan kimia, sing ana hubungane langsung karo apa pelapisan kimia bisa ditindakake. Sensitisasi yaiku kanggo nyerep zat sing gampang teroksidasi ing permukaan bubuk berlian sing ora duwe kemampuan autokatalitik. Aktivasi yaiku kanggo nyerep oksidasi asam hipofosfat lan ion logam aktif katalitik (kayata paladium logam) ing reduksi partikel nikel, supaya bisa nyepetake laju pengendapan lapisan ing permukaan bubuk berlian.
Umumé, wektu perawatan sensitisasi lan aktivasi cendhak banget, pembentukan titik paladium logam permukaan berlian kurang, adsorpsi lapisan ora cukup, lapisan lapisan gampang tiba utawa angel mbentuk lapisan sing lengkap, lan wektu perawatan kedawanen, bakal nyebabake titik paladium dadi sampah, mula, wektu paling apik kanggo perawatan sensitisasi lan aktivasi yaiku 20 ~ 30 menit.
(3) Pelapisan nikel kimia: proses pelapisan nikel kimia ora mung kena pengaruh komposisi larutan pelapis, nanging uga kena pengaruh suhu larutan pelapis lan nilai PH. Pelapisan nikel kimia suhu dhuwur tradisional, suhu umume bakal ana ing 80 ~ 85 ℃, luwih saka 85 ℃ gampang nyebabake dekomposisi larutan pelapis, lan ing suhu sing luwih murah tinimbang 85 ℃, luwih cepet laju reaksi. Ing nilai PH, nalika pH mundhak, laju deposisi lapisan bakal mundhak, nanging pH uga bakal nyebabake pembentukan sedimen uyah nikel ngalangi laju reaksi kimia, mula ing proses pelapisan nikel kimia kanthi ngoptimalake komposisi lan rasio larutan pelapis kimia, kahanan proses pelapisan kimia, ngontrol laju deposisi lapisan kimia, kerapatan lapisan, tahan korosi lapisan, metode kerapatan lapisan, bubuk berlian pelapis kanggo nyukupi panjaluk pangembangan industri.
Kajaba iku, lapisan tunggal bisa uga ora entuk kekandelan lapisan sing ideal, lan bisa uga ana gelembung, bolongan cilik, lan cacat liyane, mula lapisan kaping pirang-pirang bisa ditindakake kanggo ningkatake kualitas lapisan lan nambah dispersi bubuk berlian sing dilapisi.
2. elektro nikel
Amarga anané fosfor ing lapisan lapisan sawise pelapisan nikel kimia berlian, iki nyebabake konduktivitas listrik sing kurang, sing mengaruhi proses pemuatan pasir alat berlian (proses ndandani partikel berlian ing permukaan matriks), mula lapisan pelapisan tanpa fosfor bisa digunakake minangka cara pelapisan nikel. Operasi khusus yaiku nyelehake bubuk berlian menyang larutan lapisan sing ngemot ion nikel, partikel berlian kontak karo elektroda daya negatif menyang katoda, blok logam nikel dicelupake ing larutan pelapisan lan disambungake karo elektroda daya positif kanggo dadi anoda, liwat aksi elektrolitik, ion nikel bebas ing larutan lapisan direduksi dadi atom ing permukaan berlian, lan atom tuwuh menyang lapisan.
01 Komposisi larutan plating
Kaya larutan pelapisan kimia, larutan elektroplating utamane nyedhiyakake ion logam sing dibutuhake kanggo proses elektroplating, lan ngontrol proses pengendapan nikel kanggo entuk lapisan logam sing dibutuhake. Komponen utama kalebu uyah utama, agen aktif anoda, agen buffer, aditif lan liya-liyane.
(1) Uyah utama: utamane nggunakake nikel sulfat, nikel amino sulfonat, lan liya-liyane. Umumé, luwih dhuwur konsentrasi uyah utama, luwih cepet difusi ing larutan plating, luwih dhuwur efisiensi arus, tingkat deposisi logam, nanging butiran lapisan bakal dadi kasar, lan penurunan konsentrasi uyah utama, konduktivitas lapisan bakal luwih elek, lan angel dikendhaleni.
(2) Agen aktif anoda: amarga anoda gampang dipasifake, konduktivitas sing kurang apik, mengaruhi keseragaman distribusi arus, mula perlu nambahake nikel klorida, natrium klorida lan agen liyane minangka aktivator anoda kanggo ningkatake aktivasi anoda, nambah kapadhetan arus pasif anoda.
(3) Agen buffer: kaya larutan pelapisan kimia, agen buffer bisa njaga stabilitas relatif larutan pelapisan lan pH katoda, saengga bisa fluktuasi ing kisaran sing diidinake saka proses elektroplating. Agen buffer umum duwe asam borat, asam asetat, natrium bikarbonat lan liya-liyane.
(4) Aditif liyane: miturut syarat lapisan, tambahake jumlah agen padhang, agen leveling, agen pembasahan lan agen macem-macem lan aditif liyane sing pas kanggo ningkatake kualitas lapisan.
02 Aliran nikel sing dilapisi berlian
1. perawatan awal sadurunge pelapisan: berlian asring ora konduktif, lan kudu dilapisi nganggo lapisan logam liwat proses pelapisan liyane. Cara pelapisan kimia asring digunakake kanggo pra-pelapisan lapisan logam lan ngencerake, saengga kualitas lapisan kimia bakal mengaruhi kualitas lapisan pelapisan nganti tingkat tartamtu. Umumé, kandungan fosfor ing lapisan sawise pelapisan kimia nduweni pengaruh gedhe marang kualitas lapisan, lan lapisan fosfor sing dhuwur nduweni ketahanan korosi sing relatif luwih apik ing lingkungan asam, permukaan lapisan nduweni tonjolan tumor sing luwih akeh, kekasaran permukaan sing gedhe lan ora ana sifat magnetik; lapisan fosfor medium nduweni ketahanan korosi lan ketahanan aus; lapisan fosfor sing kurang nduweni konduktivitas sing relatif luwih apik.
Kajaba iku, ukuran partikel bubuk berlian sing luwih cilik, area permukaan spesifik sing luwih gedhe, nalika dilapisi, gampang ngambang ing larutan plating, bakal ngasilake kebocoran, plating, fenomena lapisan longgar lapisan, sadurunge plating, kudu ngontrol isi P lan kualitas lapisan, kanggo ngontrol konduktivitas lan kapadhetan bubuk berlian kanggo nambah bubuk supaya gampang ngambang.
2, pelapisan nikel: saiki, pelapisan bubuk berlian asring nggunakake metode lapisan gulung, yaiku, jumlah larutan elektroplating sing pas ditambahake ing botol, jumlah bubuk berlian buatan tartamtu menyang larutan elektroplating, liwat rotasi botol, nggerakake bubuk berlian ing botol kanggo nggulung. Ing wektu sing padha, elektroda positif disambungake karo blok nikel, lan elektroda negatif disambungake karo bubuk berlian buatan. Ing sangisore aksi medan listrik, ion nikel sing bebas ing larutan plating mbentuk nikel logam ing permukaan bubuk berlian buatan. Nanging, metode iki duwe masalah efisiensi lapisan sing kurang lan lapisan sing ora rata, mula metode elektroda puteran muncul.
Cara puteran elektroda yaiku muter katoda ing pelapisan bubuk berlian. Cara iki bisa nambah area kontak antarane elektroda lan partikel berlian, nambah konduktivitas seragam antarane partikel, nambah fenomena lapisan sing ora rata, lan nambah efisiensi produksi pelapisan nikel berlian.
ringkesan singkat
Minangka bahan baku utama piranti berlian, modifikasi permukaan bubuk mikro berlian minangka cara penting kanggo ningkatake gaya kontrol matriks lan nambah umur layanan piranti kasebut. Kanggo ningkatake tingkat pemuatan pasir piranti berlian, lapisan nikel lan fosfor biasane bisa dilapisi ing permukaan bubuk mikro berlian supaya duwe konduktivitas tartamtu, banjur ngencerake lapisan plating kanthi plating nikel, lan nambah konduktivitas. Nanging, kudu dicathet yen permukaan berlian dhewe ora duwe pusat aktif katalitik, mula kudu diolah sadurunge pelapisan kimia.
dokumentasi referensi:
Liu Han. Panliten babagan teknologi pelapisan permukaan lan kualitas bubuk mikro berlian buatan [D]. Institut Teknologi Zhongyuan.
Yang Biao, Yang Jun, lan Yuan Guangsheng. Panliten babagan proses perawatan awal lapisan permukaan berlian [J]. Standardisasi ruang angkasa.
Li Jinghua. Riset babagan modifikasi permukaan lan aplikasi bubuk mikro berlian buatan sing digunakake kanggo gergaji kawat [D]. Institut Teknologi Zhongyuan.
Fang Lili, Zheng Lian, Wu Yanfei, lan liya-liyane. Proses pelapisan nikel kimia saka permukaan berlian buatan [J]. Jurnal IOL.
Artikel iki dicithak ulang ing jaringan materi superhard
Wektu kiriman: 13 Maret 2025
